土について

沈下を知るには土の特性を理解することが大切です。まず土の特性について確認しましょう。

土の構成と構造

土は土粒子（個体）と水（液体）と空気（気体）で構成されており、飽和土（土粒子と水）、不飽和土（土粒子と水と空気）、乾燥土（土粒子と空気）の3つの種類があります。
土の構造には、土粒子の大きさにより粒状土（単粒構造）と粘性土（蜂の巣構造）の2つの種類に分類でき、土の中の水分が沈下を左右します。シルト・粘土といった小粒径の土質ほど含水率が高く、軟弱地盤を形成することになります。

◯ 土の構成

◯ 土の構造

沈下とは

沈下とは即時沈下と圧密沈下の合計を指します。即時沈下は、砂質土で多く見られ、間隙の空気や水の量が少ないため沈下も短期に終了しますが、粘性土に起こる圧密沈下の場合は、土中に空気や水が多く、荷重がかかることで長い期間を経て沈下していくため、土地への影響度はかなり高くなります。

■ 沈下の種類と内容

圧密沈下のメカニズム

地盤に盛土や建物の荷重が加わると、土に圧がかかり、最初は急速に土粒子の間にある間隙水が排出されます。粘土の透水性の低さに起因する時間遅れの圧縮変形を「圧密」といいます。「圧密」は時間の経過とともに土の反発力（戻り）が効いて排出水も徐々に低下。土の反発力が盛土や建物の荷重と拮抗するようになると、排水は止まり、沈下は停止します。

圧密初期の地盤が沈下している状態を「圧密未了状態」といい、沈下が落ち着き、圧密が停止している状態を「正規圧密状態」といいます。その後、地盤に従前よりも強い荷重がかかった場合は再度圧密が起こりますが、一度締め固められた地盤の反発力が新たな荷重より大きい場合は沈下は起こりません。この状態が「過圧密状態」です。
圧密沈下でのトラブルは、まだ圧密未了状態にもかかわらず、地盤に新たな盛土や建物の荷重をかけてしまい、更なる沈下を招いてしまうことです。沈下終了の時期の見極めが解析での重要なポイントと言えるでしょう。

圧密沈下量の検討

圧密沈下量の検討ポイント

沈下の有無は2つの指標の関係性で判断します。

○ 圧密沈下量の検討指標と判断

土は圧縮されると他の材料と同じように弾性変形し、ある一定以上の荷重がかかると変形が急激に進みます。圧密沈下量の判定は最終的には建物を含めた有効上載圧と圧密降伏応力の関係性を見ますが、その土地のこれまでの載荷重経験値つまり有効土被り圧との状況把握が解析の第一歩となります。

圧密状態の把握

有効土被り圧よりも圧密降伏応力が低い の場合は、沈下の可能性が高く、建物荷重を加えた有効上載圧よりも圧密降伏応力が高い の場合は、沈下の可能性が低いと判定できます。 ここで ～ のゾーンに入った場合、沈下は建物荷重に左右されるので、更なる検証が必要となります。

場合は、沈下の可能性が高く、建物荷重を加えた有効上載圧よりも圧密降伏応力が高いの場合は、沈下の可能性が低いと判定できます。
ここで～のゾーンに入った場合、沈下は建物荷重に左右されるので、更なる検証が必要となります。

土地の成り立ちと圧密降伏応力…正規圧密粘土地盤と過圧密粘土地盤

沈下の可能性はその地盤の成り立ちで概ね推測できます。粘性地盤は比較的新しい時代に堆積した正規圧密粘土地盤と洪積層など古くからの地殻変動を受けた過圧密粘土地盤に分けられます。
正規圧密粘土地盤では概ね現在の有効土被り圧が過去に受けた最大荷重に近くなり、圧密降伏応力と有効土被り圧はほぼ同じ値です。しかし今後この上に新たに建物荷重が追加されることで、これまで受けた荷重以上の圧が土にかかるため沈下の可能性は高くなります。逆に洪積層時代の土地である過圧密粘土地盤では、氷河期等過去に大きな地殻変動を何度も経験しているため、圧密降伏応力のポテンシャルは大きく今後の沈下の可能性は低めと判断できます。沈下はその地盤の過去の経験値が大いにモノを言うのです。

地形からわかるおおよその地盤の良否はこちらを確認するとよいでしょう。

■　地形からわかるおおよその地盤の良否の例

■ 参考図